JP7161484B2 - 圧力レギュレータバルブ - Google Patents

Description

本発明は、一般に、容器のヘッドスペースの圧力を容器の中の飲料を分注するのに十分なレベルに自動で維持するための装置に関する。より詳細には、本発明は、容器から飲料を分注するのに十分なヘッドスペースの圧力を維持するために容器のヘッドスペースの圧力が所定のレベルに達するときに容器に追加の加圧ガスを充填するように自動的に動作する炭酸飲料用の容器への接続に適している圧力レギュレータに関する。

容器から加圧された状態で分注されることになる飲料は、圧力ガスなどの加圧媒体の助けにより容器内で加圧されることになる。ガスは、慣例的に、分注されることになる飲料が入れられる容器内の同じ区画に比較的高い過剰圧力で充填される。加圧ガスは、分注されることになる飲料よりも上のヘッドスペースに溜まることになる。このような容器の使用開始時に高い分注圧となるが、容器から飲料が分注されていくにつれて、この圧力は減少することになる。これは、加圧ガスの一部が飲料と共に容器を出ていき、それに伴って、加圧ガスが占めるスペースが増大していき、したがって、そのスペース内の圧力が減少するために起こる。

このヘッドスペースのガスの圧力の減少を補償するために、必要であればヘッドスペースに追加の加圧ガスを充填する圧力制御装置を設けることが当業分野ではよく知られている。１つのそのような装置がＷＯ９９／４７４５１に示されており、これは、バルブ機構を一時的に開くように作動させ、加圧ガスがチャンバからヘッドスペースに流れることを可能にする、チャンバ内の可動壁を含む。

米国特許第４，７１１，３７７号は、ビールケグを空気で加圧するための手動空気ポンプの使用を開示しているが、空気中の酸素に触れるとビールが劣化するので、これは使用には適さないものとなる。

米国特許第５，７８５，２１１号は、普通のビールケグと共に用いるための持ち運びできる電動ケグタッピング装置を教示している。電気式の加圧は、手動ポンプの良い代用であるが、空気をケグに導入するという問題を解決しない。

米国特許第５，１９９，６０９号は、バックパックにパッケージされ、耐圧管によりビールの容器に接続される、二酸化炭素ボトルの使用を教示している。

米国特許第７，１３１，５６０号は、分注蛇口を有するケグタップに直接取り付けられ、過剰な泡立ちを回避するように設定することができる調節可能な圧力レギュレータに直接取り付けられた小さい二酸化炭素耐圧ボトルを使用する軽量なビール分注システムを開示している。

米国特許第８，４６９，２３９号は、圧力制御チャンバに入る二酸化炭素ガスを除去するべくそのチャンバ内にスカベンジャーが収容されている状態で、ガス供給開口部を開閉するためにシリンダ内に着座されたピストンを含む、ビールケグと共に用いるための圧力制御装置を開示している。

ビールなどの炭酸飲料を分注するための容器と共に用いられる多くの圧力制御装置が存在するが、それらはかなり複雑であり、多くの場合、装置にコストと複雑さを追加するスカベンジャー構造を用いる必要がある。したがって、簡単で、効果的で、スカベンジャーの使用を必要としない、ビールなどの炭酸飲料の容器のヘッドスペースの圧力を飲料の分注のための所望のレベルに維持するべく自動的に動作可能な圧力レギュレータバルブが必要とされている。

本発明は、飲料よりも上のヘッドスペース内の圧力を飲料の分注を確実にする所定のレベルに自動的に維持するために、炭酸飲料用のマルチリットルの容量を有する容器への接続に適している圧力レギュレータバルブであり、圧力下のガスを収容するカプセルに接続されたバルブを開閉するべく第１及び第２の位置の間で移動可能な部材と係合するようにピストンを付勢するばねなどの力発生部材により係合され、ヘッドスペース内の圧力が所定のレベルを下回るときに、圧力下のガスが容器のヘッドスペースに入ることを可能にするべくバルブを開くように応答するピストンを収容するハウジングを含む。

圧力レギュレータバルブが取り付けられた状態の飲料用容器の蓋の斜視図である。 図１に示された構造体の線２－２に沿って見た断面図である。 図２に例示された構造体の破線３－３に沿って見た拡大図である。 カプセルフォースパッドの斜視図であり、そのガスフロースロットが示されている。 本発明で用いられるオン／オフスイッチ動作を例示する斜視図である。

本発明は、飲料が収容されるあらゆる容器と共に用いられるように設計され、飲料は、容器から分注されることになり、分注は、容器内の飲料よりも上のヘッドスペースに存在する加圧ガスにより支援されることになる。飲料は、ソフトドリンク、水、ビールなどのどのタイプのものであってもよく、特に炭酸飲料と共に用いられるように設計される。本発明の圧力レギュレータバルブは、マルチリットルのビール容量を有するビールケグに特に有用であり、以下に続く圧力レギュレータバルブの説明を簡潔にするために、説明はビールケグに関してなされる。本発明の圧力レギュレータバルブは、動作が簡単であり、上側チャンバと下側チャンバに分割されるハウジングを含み、下側チャンバは、容器のヘッドスペースの圧力に常に曝されるのに適しており、上側チャンバは、大気圧に常に曝される。圧力の調整は、ハウジング内に収容されるピストンに力をかけることにより達成され、ピストンは、ヘッドスペースの圧力が所定のレベルを下回るときに加圧ガスが供給源からヘッドスペースへ流れることを可能にするが、他のときには供給源からの加圧ガスがヘッドスペースに入ることができないように閉じたままであるような様態で、加圧ガスの供給源と関連付けられるバルブを開く又は閉じる圧力をかける。

ここで図１をより詳細に参照すると、本発明の圧力レギュレータバルブが取り付けられているビールケグの一般配置図が例示されている。図１に示されるように、破線により１０で示されるビールケグなどの容器は、クリンプ加工又は当業者に良く知られている他の手段などによりその頂部に固定された蓋１２を有する。容器１０の中の飲料よりも上にヘッドスペース１１が存在する。加圧ガスの供給源１４が、本発明の圧力レギュレータバルブを収容するハウジング１６に固定される。ハウジング１６は、さらに詳しく後述するようにクリンプ加工により蓋１２に固定される。同じく図１に示されるように、オン／オフバルブは、ハウジング１６内の圧力レギュレータバルブに回転可能に固定されるディスク（１８）の形態のスイッチを有する。より十分に後述するように、ディスク１８がオフ位置へ回転するとき、ハウジング１６内に収容されたレギュレータバルブは全く動作せず、供給源１４からの加圧ガスは容器のヘッドスペースに入らない。飲料が長期にわたって分注されていないとき、ディスクは、オフ位置にとどまると考えられる。スイッチ１８がオン位置にあるとき、レギュレータバルブ内の調整装置が、供給源１４からの加圧ガスを容器１０内の飲料よりも上のヘッドスペースへ流すべく動作可能にされる。供給源１４内の加圧ガスは、所望のどのような加圧ガスであってもよく、好ましくは、窒素などの不活性ガスであり、又はより好ましくは、ビール又は炭酸入りのソフトドリンクなどの炭酸飲料が容器１０内に入れられる場合には、二酸化炭素であろう。加えて、カプセルには液体二酸化炭素が充填されてもよい。その場合、液体二酸化炭素が飲料に入るのを防ぐために非常に低い通気率を有する、より小さいカプセルの使用が可能となる。

ここで図２をより詳細に参照すると、本発明の圧力レギュレータバルブの断面が例示されている。そこに示されているように、ハウジング１６は、底壁２０と、開口した頂部領域２２を閉鎖するクリンプカップ２４を受け入れる頂部領域２２を含む。第１の面２８及び第２の面３０を有するピストン２６が、ハウジング１６内に着座され、ハウジングを第１のチャンバ３２と第２のチャンバ３４に分割する。図２に明瞭に例示されているように、ピストン２６は、好ましくは成形プラスチックの、２つの別個の部品３６及び３８で形成される。Ｏリング４０が、ピストンの２つの部分３６及び３８間に受け入れられ、加圧された供給源１４からのガスが第２のチャンバ３４に流入するのを防ぐべく第１のチャンバと第２のチャンバを互いからシールするように機能する。結果として、第２のチャンバは大気に開放されるので、第２のチャンバに入り得るどの二酸化炭素も大気中へ排気され、したがって、スカベンジャー装置の必要性はない。ピストン２６の２つの部品３６及び３８は、超音波溶接により互いに固定される。２つの部品３６及び３８は、この構成要素の製造をより容易にするのに用いられる。図２に例示されるような２つの成形部品が用いられるとき、モールドスライダを使用する必要はなく、Ｏリングのシーリング領域上に分割線も存在しない。しかしながら、そうすることが望まれるならば、ピストン２６は、ハウジング１６内に嵌ることになる金属部材を機械加工することにより構築されてよいことを理解されたい。本発明の現在のところ好ましい実施形態に係るハウジング１６は、成形プラスチック部材であることも理解されたい。しかしながら、ハウジング１６は、望まれるならば、機械加工、モールディング、又は当業者には理解されるであろう他の方法のいずれかにより金属部材から構築されてよい。ハウジング１６が成形プラスチック部材として製造される場合、チャンバ３２及び３４の内面は、成形部品を通る加圧ガスのどのような移動も防ぐべくメタライズされてよく、又は代替的に、成形プラスチック部品を製造する材料は、二酸化炭素などの加圧ガスへの高いバリア性を有するように選択することもできる。ハウジング１６の壁２０は、ピストン２６の第１の表面２８が容器１０の中の飲料よりも上のヘッドスペース１１の圧力と絶えず連通するように、４０及び４２で例示される複数の開口部を画定する。

圧力レギュレータバルブの調整は、第２のチャンバ３４内に着座されるばね４４などの力発生部材を使用するだけで達成され、ばね４４の一方の端はバルブ２６の上面３２と係合し、ばね４４の他方の端はクリンプカップ２４の下面４６に着座する。

ドライブシャフト４８は、ディスク１８が回転するときにドライブシャフトがピストンを回転させることになるように、回転可能なディスク１８とピストン２６との間に接続される。これは、ドライブシャフト４８の端５０が、回転可能なディスク１８の下面５４から下方へ延びる中空管５２内に受け入れられることにより達成される。ドライブシャフト４８の上端５２と中空管５２の内面との接続はプレスばめであり、プレスばめの摩擦によりドライブシャフトが回転することになる。所望であれば、複数の溝をもって中空管５２の内面を形成し、溝と連動することになるだろう複数のリブによりドライブシャフト５０の上端を形成し、これにより、回転可能なディスクとドライブシャフト４８との間に所望の確実な接続を形成することができるだろう。

ドライブシャフト２６の反対端は、ピストン２６の下側区域３６の上方へ延びる中空区域５４内に同様に受け入れられることになる。上方へ延びる中空区域５４の内面とドライブシャフトの第２の端の構造は、ドライブシャフト４８の上端と中空管５２の内部との接続に関して前述したのと同様となる。ドライブシャフト４８並びにディスク１８及びピストン２６の各端でのプレスばめ（又は溝及びリブ）の結果として、ディスク１８が回転するときにピストンも回転することになる。

ハウジング１６は、例示したようにクリンプ加工により容器１０の頂部１２に固定される。蓋１２は、その上に巻かれるハウジング１６の上縁を受けることになるだろう内向きカール部５６を有し、クリンプカップ２４は、クリンプカップとハウジング１６との両方を蓋１２に固定するカール部５８を含むことになるだろう。ハウジング１６は、当業分野ではよく知られているように簡単なエアロゾルクリンプにより、又は、ハウジングが押し込まれ、したがって、露出したどの切り口及び金属もシールする、頂部１２の開口部に固定されるゴムジャケットにより、頂部１２に固定されてよい。

図３をここでより具体的に参照すると、図２の破線３－３で囲まれた概略的領域が、拡大されたより明瞭な図で示される。そこに示されているように、バルブ手段６０は、加圧ガスの供給源１４を形成するカプセル６６の上開口部６４のところに恒久的に固定されるインサート６２を含む。インサート６２は、カプセル６６の開口部６４の上で上方へ延びる中空のねじ付きニップル６８を含む。ハウジング１６は、ハウジング１６をニップル６８に、したがってカプセル６６にねじ式に固定するのに用いられるねじ付き開口部７０を内部に画定する。インサート６２は、表面７４を画定するショルダを内部に有する開口部又は凹部７２を画定する。カプセルバルブは、外方へ延びるフランジ７８を備えたステム７６を含む。フランジ７８の上面は、外方へ延びるフランジ７８の上面に恒久的に保持されるゴムシーリング座金８０を支える。第２のばね８２が、保持ブッシング８４内に着座され、外方へ延びるフランジ７８の下面に着座することによりステム７６を上方へ付勢し、ゆえに、ゴムシーリング座金８０が表面７４と係合することによりバルブをその閉位置においてシールし、これにより、バルブ６０が閉位置にあるときにカプセル６６内の加圧ガスがハウジング１６のチャンバ３２に入るのを防ぐ。

図４により良く例示され、ここで言及がなされる、カプセルフォースパッド８６は、上方へ延びるニップル６８の開口部９０内に受け入れられる、下方へ延びるシャフト８８を有する。カプセルフォースパッドのシャフト８８は、カプセルバルブのステム７６の上端と係合する。カプセルフォースパッド８６は、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である。カプセルフォースパッドがその第１の位置にあるとき、カプセルバルブ６０はその上側位置にあり、ゆえに、ゴムシーリング座金８０が表面７４と接触してバルブを閉じるが、図３に例示されるようにカプセルフォースパッドがその第２の位置にあるとき、ゴムシーリング座金８０が表面７４から変位され、バルブが開かれ、これにより、カプセル６６内の二酸化炭素又は他のガスが、フランジ７８の外縁の周り、ステム７６と中空ニップル６８の開口部９０との間に存在する隙間、並びにカプセルフォースパッド８６に関するシャフト８８と開口部９０との間に延びる隙間を上方へ流れることができる。加圧ガスは、次いで、カプセルフォースパッドの底面９１に当たり、ハウジング１６の底壁２０から延びる上方へ延びる台座部９８上の表面９６と係合する、９４で示されるような下部の、又は図３で見られるように下方へ延びる部材内に形成された、９２で例解されるようなガスフロースロットを通って外方へ流れるようにされる。

ここで図２、図３、及び図４をより具体的に参照しながら、本発明の圧力レギュレータバルブの動作を説明する。上記のように、ハウジング１６の底壁２０の開口部４０及び４２の結果として、ピストン２６の第１の表面２８が、容器１０に入っている飲料よりも上のヘッドスペース１１の圧力と継続的に連通する。上記のように、そのヘッドスペースは、最初に、消費者が望む場合に容器から飲料を確実に分注することができる高まったレベルにある。そのために、ヘッドスペース内の圧力は、ピストン２６上に、これを図２及び図３に示された位置から上方へ動かすのに十分な力を及ぼし、ゆえに、ばね８２がカプセルバルブを上方へ動かすことになり、ゆえに、シーリング座金８０が表面７４に着座し、したがって、カプセルバルブが閉じる。その位置にある間、カプセル６６からの加圧ガスはハウジング１６の下側チャンバ３２に流入しない。

ヘッドスペース１１内の圧力が、ケグ１０に入っているビールを分注するのがより難しくなるほど所定のレベルを下回るとき、ばね４４により及ぼされる力がヘッドスペース１１内の圧力を超えることになり、ピストンの第２の面に接するばね４４の力がピストンを下方へ付勢することになり、ゆえに、ピストンの第１の面２８がカプセルフォースパッド８６と係合し、これを下方へ動かすことになり、ゆえに、カプセルフォースパッド上の部分９４が台座部９８の表面９６と係合することになり、結果として、フォースパッドのシャフト８８を下方へ動かし、その結果、カプセルバルブのステム８０を下方へ動かすことになり、ゆえに、フランジ７８の上面上に保持されたゴムシーリング座金が表面７４から離れる方へ移動し、したがって、バルブ６０が開く。結果として、カプセル６６に入っている二酸化炭素などの加圧ガスが、前述のように上方へ及びスロット９２を通って外方へ流れ、その結果、図２に矢印９６で例示されるようにハウジング１６の底壁２０の開口部４０及び４２を通って外方へ流れることになる。ヘッドスペース内の圧力がばね４４により生じる力を克服するのに十分なだけ高まるとき、ピストンが再び前述のように上方へ動くこととなって、カプセルバルブ６０が閉じ、加圧された二酸化炭素の流れを遮断することができる。

ヘッドスペースの圧力が変動する限りこのバルブの動作は継続することになり、ヘッドスペースの圧力が所定のレベルを下回るか又は再び所定のレベルよりも高く上昇するときにピストンが上方又は下方へ移動し、したがってカプセルバルブが前述のように作動することになる。

ここで図５をより具体的に参照すると、オン／オフスイッチの構造が例示されている。そこに示されているように、一対の傾斜面１００及び１０２が示される。これらの面は、図３に示すようにレギュレータチャンバ１６内に位置するリブ１０４の上面で見られる。ピストン２６は、それぞれ傾斜面１００及び１０２上に載るように配置される、一対の内方へ延びるフィンガ１０６及び１０８を有する。オン／オフスイッチ１８が矢印１１０で示される方向に回転するとき、フィンガ１０６及び１０８が、傾斜面１００及び１０２に乗り上げ、このカム機能の利用を通じて、ピストン２６が、上方へ移動し、それにより、もはやケグ１０のヘッドスペース１１内の圧力に応答して動くことができない位置へ移動し、したがって、完全に遮断され、システムは調整しないであろう。オン／オフスイッチが矢印１１０で示される方向とは反対方向に回転するとき、ピストンが図２及び図３に概して例示される位置に戻ることになり、ゆえに、２０ｍｍでのばね力がおよそ１．２バールの調整圧をもたらすことによりピストンを前述のように自動的に持ち上げる。この位置にあるとき、前述のようにケグ１０内の圧力が自動的に調整されることになる。

前述の圧力レギュレータバルブに関するレギュレータは、ばねにより生じる力及び／又はピストンの直径及び／又はストロークを変化させることにより或る圧力範囲で調整するように作製することができる。本発明の圧力レギュレータ装置は、容器１０に所望の飲料を充填する設備にどのような特別な機器も必要としないことにも注目されたい。容器１０は容器に入っている飲料を分注するのに適切なタップを有し得ることが当業者には認識されるであろう。ビールがケグから分注されることになる場合、タップは、ケグの側部に、しかし好ましくは、当業者には認識されるであろう適切な浸漬管と共にケグの頂部に設置されてよい。

したがって、消費者による要望に応じてビールなどの飲料が容器から分注され得るように、ケグなどの適切な容器に入っている飲料よりも上のヘッドスペース内の圧力がレギュレータ内に収容されたばねにより生じる力により決まる所定の圧力量よりも高く又は低く変化する際にヘッドスペース内の圧力を自動的に維持するように自動的に機能する圧力レギュレータシステムが開示されている。

Claims (7)

1. ハウジングを第１のチャンバ（３２）及び第２のチャンバ（３４）に分割するピストン（２６）を収容するハウジング（１６）と、前記第１のチャンバの内壁に固定されかつ供給源（１４）からの加圧ガスを収容するカプセル（６６）と、ヘッドスペース（１１）内の圧力が所定のレベルを下回るときに前記加圧ガスを前記第１のチャンバへ開放するためのバルブ手段（６０）とを含む、炭酸飲料よりも上のヘッドスペースの圧力を前記飲料の分注を確実にする所定のレベルに自動的に維持するために前記飲料用のマルチリットルの容量を有する容器（１０）への接続に適合している圧力レギュレータバルブであって、
   前記第２のチャンバが大気に開放されることと、
   前記ピストン（２６）が、第１の面（２８）及び第２の面（３０）を含むことと、
   前記第１の面が、前記ヘッドスペース内の圧力と絶えず連通していることと、
   前記カプセル（６６）が、前記第１のチャンバに隣接する位置で前記ハウジングに固定されることと、
   前記ピストン（２６）を前記カプセルに向かって付勢する、前記第２のチャンバ内に着座される力発生部材（４４）と、
   第１の位置及び第２の位置の間で移動可能なカプセルフォースパッド（８６）であって、前記第１の位置にあるときには、前記バルブ手段が閉じられ、前記第２の位置にあるときには、前記バルブ手段が解放され、前記加圧ガスが、前記ハウジングの第１のチャンバを経由して前記ヘッドスペース内へ指向される、カプセルフォースパッド（８６）と、
   前記ヘッドスペース内の圧力が前記所定のレベルを下回るときに、前記力発生部材が前記ピストン（２６）を前記カプセル（６６）に向かって付勢することに応答して、前記ピストン（２６）の第１の面が前記カプセルフォースパッド（８６）に係合し、前記カプセルフォースパッドを前記第２の位置へ移動させ、前記バルブ手段を開放することと、
   前記圧力レギュレータバルブが、
   前記ハウジング（１６）内の傾斜面（１００～１０２）を含むオン／オフスイッチであって、前記ピストン（２６）の第１の面（２８）の一部が前記傾斜面（１００～１０２）に係合する、オン／オフスイッチと、
   前記傾斜面（１００～１０２）上で前記力発生部材の力に対抗して前記ヘッドスペース内の圧力にもはや応答しない位置へ移動させるように前記ピストンを回転させるための回転手段であって、前記回転手段が、前記ハウジングに回転可能に固定されるディスク（１８）と、前記ディスク及び前記ピストンに固定されるドライブシャフト（４８）とを含む、回転手段と、
   をさらに含むことと、
   を特徴とする、圧力レギュレータバルブ。
2. 前記ドライブシャフトが、プレスばめにより前記ディスクに、及びプレスばめにより前記ピストンに固定される、請求項１に記載の圧力レギュレータバルブ。
3. 前記ハウジングが、底壁と、前記底壁から上方へ延び、前記傾斜面を形成するべく傾斜しているその上面を有するリブ（１０４）とを含み、前記ピストンが、前記傾斜面上に載る、内方へ延びるフィンガ（１０６、１０８）を含む、請求項１に記載の圧力レギュレータバルブ。
4. 前記バルブ手段が、外方へ延びるフランジ（７８）を有するステム（７６）と、前記カプセルフォースパッドが前記第１の位置にあるときに前記バルブ手段を閉じるべく表面と係合するための、前記フランジ上に保持されるシーリング座金（８０）とを含む、請求項１に記載の圧力レギュレータバルブ。
5. 前記カプセルの頂部の開口部に固定され、前記カプセルから上方へ延びる中空のねじ付きニップル（６８）を有するインサート（６２）であって、前記ハウジングが前記ねじ付きニップルにねじ式に固定され、前記インサートが、前記バルブ手段が内部でシールされる凹部を画定し、前記凹部が、前記シーリング座金が着座する前記表面を与えるショルダを画定する、インサート（６２）をさらに含む、請求項４に記載の圧力レギュレータバルブ。
6. 前記圧力レギュレータバルブを前記容器に固定するために前記ハウジングに固定されるクリンプカップ（２４）であって、前記力発生部材が、前記クリンプカップと前記ピストンの第２の面との間の前記第２のチャンバ内に着座される、クリンプカップ（２４）をさらに含む、請求項１に記載の圧力レギュレータバルブ。
7. 前記カプセルフォースパッドが、前記加圧ガスが前記第１のチャンバ内へ流れる複数のスロット（９２）を画定する、請求項６に記載の圧力レギュレータバルブ。

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